[发明专利]一种基于振动信号确定弹丸位置的方法

权利要求书

1.一种适于室内和野外复杂环境应用的实弹射击弹着点定位方法，其特征在于：采用固定的或灵活更换的靶标材料，在靶标下方根据靶标大小等间距将三个振动传感器一字线布阵，通过检测和解算子弹或炮弹击中靶面弹着点其振动横波在靶面上传输到三个振动传感器的延时时间，确定弹着点位置并无线传输到远端控制中心显示，此过程中是三个传感器接收的信号均依次通过放大和滤波处理、高速A/D转换和FPGA计算，最终通过无线通信传输到远端控制中心显示；

具体计算方法包括如下步骤：

(1)将三个振动传感器A，B和C在靶标下方等距布阵，其中B传感器在中间位置，传感器间距为L，L为靶面宽度的1/2，设弹着点位置为O点，O点离传感器A，B和C的距离分别为L_a，L_b和L_c，O点离传感器一字布阵线垂直距离为h；子弹击中靶面的横波传输速度设为V，在子弹击中靶面后，3个振动传感器检测到横波的时间分别为T_a，T_b，和T_c，则有：

L_a＝T_a*V (1)

L_b＝T_b*V (2)

L_c＝T_c*V (3)；

(2)三个传感器都以采集到波形的最大峰值开始计算时间，最近的传感器传输时间最短，最短的传输时间为T_o，假设B传感器为距离O点最近的传感器，即T_b＝T_o；采用三个传感器第一个检测到的时间为相对时间起点，分析处理电路得到的时间是从B传感器采集到波形最大值后，A传感器和C传感器才开始计时得到的时间，为相对时间，既有：

L_a＝(T’_a+T_o)*V (4)

L_b＝T_o*V (5)

L_c＝(T’_c+T_o)*V (6)

这里，有：

T_a＝T’_a+T_o (7)

T_b＝T_o (8)

T_c＝T’_c+T_o (9)

其中，T’_a和T’_c是以B传感器为测量到最大值为计时起点，传感器A和C在检测处理电路测量得到的时间；

将方程(5)代入方程(4)和(6)，两边分别平方，则有：

L_a²＝L_b²+2L_b*T’_a*V+T’_a²*V² (10)

L_c²＝L_b²+2L_b*T’_c*V+T’_c²*V² (11)

由于L_a²＝h²+2L*L₁+L₁²+L² (12)

L_c²＝h²-2L*L₁+L₁²+L² (13)

L_b²＝h²+L₁² (14)

其中，L₁为O点到传感器一字布阵线的垂点与B传感器之间距离，

将方程(10)、(11)、(12)、(13)和(14)联立求解，可求得h和L₁；

L_b＝[2L²-(T’_a²+T’_c²)*V²]/[2V*(T’_a+T’_c)] (15)

L₁＝(T’_a-T’_c)*[2L²+2T’_a*T’_c*V²]/[4L*(T’_a+T’_c)] (16)

h＝(L_b²-L₁²)^1/2 (17)

由此，弹着点在靶标平面上的位置确定。